Нова біонічна нога може керуватися мозком власника
Дослідники з Массачусетського технологічного інституту розробили новий протез ноги, яким можна керувати за допомогою сигналів мозку. Це може значно підвищити зручність ходьби з біонічною кінцівкою для людей з ампутованими кінцівками.
Як докладно описано в новій статті, опублікованій у журналі Nature Medicine, дослідники виявили, що їхні «нейропротези» збільшили швидкість ходьби на цілих 41 відсоток у порівнянні з контрольною групою, яка отримала звичайні протези, «забезпечуючи еквівалентну пікову швидкість людям з ампутаціями ніг."
А ще краще те, що такий пристрій може в режимі реального часу адаптуватися до різних умов, таких як «схили, сходи та перешкоди», стверджують дослідники.
Відео, опубліковане командою, демонструє, наскільки природно для користувача підійматися сходами.
"Це перше в історії дослідження протезування, яке показує, що протез ноги знаходиться під повною нейронною модуляцією, при якій виникає біоміметична хода", — сказав співавтор і співдиректор Центру біоніки Массачусетського технологічного інституту Х'ю Герр, який сам є інвалідом з подвійною ампутацією. «Ніхто не зміг продемонструвати такий рівень мозкового контролю, який забезпечує природну ходу, коли рухами керує нервова система людини, а не роботизований алгоритм управління».
У дослідженні взяли участь семеро пацієнтів, які перенесли спеціальну операцію під назвою «міоневральний інтерфейс агоністів-антагоністів» (AMI), яка дозволяє їм точно визначати положення, швидкість і момент кінцівок, що крутять.
Хоча роботизовані контролери всередині звичайних протезів ніг можуть пристосовуватися до ухилів і перешкод, користувач не може точно визначити, де він знаходиться в просторі.
Щоб забезпечити більш природну ходу, Герр та його колеги придумали операцію AMI, що дозволяє м'язам як і раніше спілкуватися один з одним усередині залишку кінцівки.
Новий протез працює шляхом виявлення сигналів, які мозок користувача надсилає кінцівці. Безпосередньо перетворюючи ці сигнали на рух, дослідники виявили, що відчуття значно покращилися.
«Завдяки нейропротезному інтерфейсу AMI ми змогли посилити цю нейронну сигналізацію, зберігши стільки, скільки змогли», — сказав провідний автор і постдок Медіа-лабораторії Массачусетського технологічного інституту Хьонгін Сон. «Це дозволило відновити нейронну здатність людини безперервно і безпосередньо контролювати повну ходу за різних швидкостей ходьби, сходів, нахил і навіть при подоланні перешкод».
А ще краще: «вони не лише зможуть ходити рівною поверхнею, а й зможуть ходити в походи чи танцювати, оскільки матимуть повний контроль над своїми рухами», — розповів Герр The Guardian.
"Ця робота є ще одним кроком у демонстрації того, що можливо з погляду відновлення функцій у пацієнтів, які страждають від важкої травми кінцівок", — додав співавтор і доцент Гарвардської медичної школи Метью Карті.
Герр, який втратив обидві ноги після того, як потрапив у хуртовину у 1982 році, заявив, що готовий випробувати операцію та протезування на собі.
"Коли я йду, мені здається, що мене йдуть, тому що алгоритм надсилає команди мотору, а не я", — розповів він газеті Washington Post. Зараз він думає про те, щоб зробити ревізійну операцію, щоб отримати такі ж біонічні ноги «найближчими роками», як він розповів The Guardian.
Джерела: MIT News, The Guardian
